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基于场-网络联合求解的复杂等离子体表面高阶模分析

DOI：10.1109/access.2019.2932152 期刊：IEEE Access 出版年份：2019 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 该等离激元表面由具有深亚波长微结构的金属表面构成，其设计旨在模拟低频条件下的表面等离极化激元。近期已有研究分析了某些特殊结构中的高阶模式。为更快速简便地分析复杂无损结构高阶模式的色散问题，本文提出一种基于场-网络联合求解获得的平均输入波阻抗的便捷方法。同时根据福斯特电抗定理可知，复杂结构中高阶模式始终存在。通过该方法计算获得的高阶模式色散曲线与仿真结果高度吻合，验证了该方法的准确性与有效性。此外，高阶模式的仿真与实验测得电场分布也具有极佳的一致性。利用该方法可快速获取等离激元结构的色散曲线以验证或评估结构设计，因而该方法对获取特殊色散关系可能具有重要推动作用。
作者： Yinjie Cui，Hao Chi Zhang，Xiao Yang Zhou，Cheng Qian，Xiao-Wei Zhu
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

利用基于场-网络联合求解得到的平均输入波阻抗，通过一种便捷简单的方法，更快速、更简易地分析复杂无损结构高阶模式的色散问题。

研究成果

基于场-网络联合求解的所提方法能够快速、高效且准确地求解高阶模式的色散关系。通过仿真与实验验证，其特征模求解器仿真结果与计算结果均呈现良好一致性。该方法有望解决具有期望色散特性的复杂结构表面等离子体激元传输线问题。

研究不足

该方法的准确性可能受到仿真边界条件以及六面体或四面体网格划分对模拟几何形状近似的影响。此外，该方法假设金属结构无损耗，忽略了金属损耗和介质损耗，在实际场景中可能并不总是成立。

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